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南京同韵声学科技有限公司
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一、油气管道声源特性天然气长输管道工艺场站存在多种工艺管线和工艺设备等多声源发声体。场站在正常运行时，噪声主要来自汇气管、分离器、阀门及调压设备、放空系统以及各类通风扇、排风扇、循环泵等产生的噪声。在非正常运行时，噪声来自放空管、分离器调压时产生的瞬时噪声；清管作业时，主要来自放空管产生的瞬时噪声。场站噪声强度大小与投入运行的设备及运行工作状况有关。在冬季用气高峰期间，由于管道内部天然气气流的流速和压力较高，工艺管线和设备产生的噪声强度就较大，但其他用气时间，噪声强度相对较低。根据对场站噪声声源的分析，场站噪声可以分为气流噪声、机械噪声、电磁噪声。1）气流噪声：当天然气高压气流由干线进入支线时或气流通过调压阀时，由于管道内径变小，导致天然气高压气流冲击、摩擦管道内壁产生的能量，以声波的形式从该处辐射出来，从而产生噪声。一般而言，气流噪声比其它设备的噪声要高10～30dB（A）， 是工艺场站的主要噪声源。2）机械噪声：工艺场站有许多工艺设备快速旋转和往复运动，产生摩擦、冲击，引起机件振动而产生的噪声。3）电磁噪：由驱动电机的磁场脉动引起的噪声，电机冷却风扇还引起气流噪声等。二、油气管道噪声满足要求*共和国石油化工行业标准《SH/T 3146- 2004 石油化工噪声控制设计规范》规定油气管道首先满足厂区作业人员的噪声要求，即：同时，由于油气管道一般距离居民区较近，因此油气管道噪声辐射到厂界的噪声强度不得**过下表值：其中：0类声环境功能区：指康复疗养区等特别需要安静的区域。1类声环境功能区：指以居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公为主要功能，需要保持安静的区域。2类声环境功能区：指以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域。3类声环境功能区：指以工业生产、仓储物流为主要功能，需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域。4类声环境功能区：指交通干线两侧一定距离之内，需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域，包括4a类和4.b类两种类型。4a类为高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通(地面段)、内河航道两侧区域;4b类为铁路干线两侧区域。三、油气管道噪声治理油气管道治理除了常用的吸声、隔声和阻尼等处理手段外，主要的还是针对管道辐射噪声开展。即应该采用声源识别技术，判断管道辐射噪声源的主要位置，而后针对管道开展阻尼吸声隔声复合包裹手段，降低管道辐射噪声。工程机械噪声控制工程机械是我国装备工业的重要组成部分，它主要用于*建设工程、交通运输建设，能源工业建设和生产、矿山等原材料工业建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域。随着工程机械行业的迅速发展，人们对于工程机械的舒适性和振动噪声控制的要求越来越严格。噪声的控制，不仅关系到乘坐舒适性，而且还关系到环境保护；过高的噪声既会损害驾驶员的听力，还会使驾驶员迅速疲劳，从而对工程机械的行驶作业安全性构成了较大的威胁。噪声控制也关系到工程机械工作的平顺性、耐久性和安全性。因此振动、噪声和舒适性这三者是密切相关的，既要减小振动，降低噪声，又要提高乘坐舒适性，保证产品的经济性，使工程机械的噪声控制在标准范围之内。进入21世纪后，提出了工程机械的环保技术和信息技术，使工程机械发展进入了新的发展阶段。欧美和日本市场对工程机械的噪声实施了更加严格的要求，为配合国际化战略，提升产品技术水平，进一步开拓国际市场，研究工程机械的振动性能及其与内部噪声的关系对降低车辆内部噪声以及提高国产工程机械的竞争能力具有重要意义。工程机械振动噪声源主要包含动力传动系统的振动噪声，发动机的机体振动、进排气噪声，车架振动以及蒙皮振动噪声等，这些噪声经空气和固体传播。其中，经由空气传播的噪声即空气声主要有发动机的表面辐射噪声、进排气噪声、风扇噪声、气体流动噪声等；而固体传播的噪声即固体声主要是动力传动系统的振动经车架、驾驶室地板及蒙皮产生的低、中频振动噪声。此外由于机械撞击、摩擦和机械载荷的作用，车内装备的运动部件也会产生振动发出噪声。压路机壁板、蒙皮主要是由薄钢板和玻璃板构成，其动态特性十分复杂，模态频率非常密集，声辐射效率也较高，其辐射噪声的频谱中具有明显的振动激励的频率特征，较容易与振动声源发生共振。如果辐射噪声传入密闭空间如驾驶室内，该噪声会在密闭空间内多次反射形成混响，声音将进一步提高，使车内声场接近于扩散声场，并可能产生空腔共鸣现象，所以车内噪声实为直达声与混响声叠加后的结果。相关研究结果表明，车身的结构、材料、形状、大小对车内噪声形成空腔共鸣现起着决定性作用，激励振动大小、振动传递系统的阻尼特性、车身内部吸声材料性质与厚度对车内空腔共鸣噪声峰值有重要影响。海洋船舶噪声概况船舶噪声属于较为严重的噪声污染问题，船上噪声不仅会影响船员的工作和生活，同时长期处在噪声环境下，也会严重影响船员的身体健康。另一方面，过大的噪声还会导致船用设备声疲劳损坏从而缩短船舶使用寿命。随着船舶大型化的发展，动力设备导致的噪声问题日益严重，再加上人们对船舶舒适性要求的不断提高，实现船舶低噪声指标逐渐成为船舶高质量高性能的标志。为此，国际海事组织(IMO)与设备会(DE)对船舶噪声提出了新的要求。经过国内外学者的不断努力和研究，《船上噪声等级规则》终于在2012年5月份被国际海上安全会*90次会议批准。该规则是一个国际性的通用规则，规定了具体的船型、船上不同部位的极限噪声值，船体主要部位的隔声指标，以及的船上噪声测量方法。国际海事组织随后批准了该准则，对新建船舶应当符合该规则的要求，减少船上噪声对船上人员的影响。《船上噪声等级规则》规定了可接受的噪声声压级，并详细规定了船舶噪声测量的方法、测量人员的。总体来说相比以前的噪声标准要求要严格很多。新的船舶噪声等级规则，对万吨以上的船要求相对较高，在船上的居住、餐饮、部位的噪声限制值要比原标准下降5dB(A)。除此之外还增加了舱门走道处的隔声要求，对舱室和舱室之间的隔声要求提高计权指数5dB(A)。目前，CCS已于2013年4月26日发表关于实施船上噪声等级规则的通知，并于同年9月发布《船舶噪声检测指南》。新的噪声等级规则和噪声检测指南对噪声提出高标准严要求。表1.1给出了IMO、国外几个主要船级社以及CCS对船舶各个区域噪声限值的要求。表1.1 各国船舶噪声标准对比 dB(A)船舶声学设计图1为对某海洋船舶，其1楼为甲板层，1~4楼为各类舱室，船舶主机置于负二楼，我们对其各个舱室进行了噪声测试。测试所用传声器为GRAS 1/2 英寸标准传声器，采集系统为LMS 12+ 通道振动噪声分析系统；测量方法和船舶行驶工况按照IMO的要求进行。船舶声学设计从实际测试结果来看，该船舶一楼噪声，特别是医务室噪声**标比较严重。这主要是由于一楼紧邻下面的船舶主机；而医务室由于进出位置需要方便，它与主机之间的距离反而近所致。该船舶舱室中，比较好满足IMO要求的是三楼和四楼的船长和大副等少数舱室。整体而言，噪声**标舱室是比较多的。因此一旦IMO要求严格执行，就会对我国船舶企业造成重大影响。船企要想满足新标准或船东以及船舶出口的要求，就必须在船舶设计的早期阶段就考虑到声学要求，并将噪声控制理念贯穿于整个船舶的设计、建造和管理工作中，变被动降噪为主动控噪，这样不仅节省了开支，也可以获得更大降低噪声的效果。研究表明在船舶设计的早阶段就要考虑声学方面的要求，相关工作的费用仅占首制船建造总费用的2.5%；而在已建造的这种级别的船上，要将空气噪声级降至规范标准以下所需的费用约为该船建造总费用的9%。2 船舶舱室设计研究方法船舶声学设计的主要目标包括两个方面，即：A. 对于某型船，在标准工况运行时以及确定船内各部分构造确定的条件下，可以预测船舶各个区域的声学性能。B. 对于某型船，在标准工况运行时，如何设计船舶各个部分的声学结构，以满足船舶各个部分的声学指标。由于船舶结构较大，开展整船实验测试显得较为困难，因此目前国内很多学者对船舶舱室的研究方法是仿真分析方法，即采用统计能量法预测各个舱室噪声。通常而言，造成船舶舱室噪声主要原因还是主机和空调噪声。实测过程中，距离主机较近的舱室，其**标就较为严重，而高层舱室整体噪声则优于低层舱室。因此开展船舶噪声测试可采用以下途径：A.测量船舶各个设备（如主机、辅机等）在不同工况/功率下的声功率和噪声频谱特性；并建立经验公式。B.测量这些设备到邻近舱室的噪声传递特性和相应的经验公式。上述船舶局部噪声测试由于空间范围较小，因此可以获得较为精确的实验测试结果；从而得到舱室噪声的主要传递路径，从而可以有效的得到相关舱室的噪声控制方法。3 船舶声学设计内容3.1 目标值设定在该阶段，根据产品设计任务书（其中应给出船舶型号、航区、设计性能指标、使用要求和船上可能采用的主要设备和推进系统），结合现有同类型船舶的声学参数，确定船舶各个区域的噪声值。3.2 工程设计阶段根据船舶各个声学目标值，确定该船舶各个设备的噪声值，安装/布置形式；估算行驶中的噪声特性，并设计船舶内各个舱室设备的安装条件、结构尺寸以及船舶内舱室声学构件的声学性能和布置。主要包括：A. 选择和确定合适的主机，满足船舶动力和噪声声功率要求；并确定主机的安装形式。B. 选择和确定合适的辅机，满足船舶行驶和辐射噪声要求；并确定其安装方式。C. 设计船舶内各空调管路安装方式和消声结构。D. 选择和确定合适的螺旋桨，满足船舶推进和辐射噪声要求；并确定安装方式和安装位置/数量。E. 确定船舶内各个舱室的布置形式和尺寸结构，如主机室，各个辅机安装舱室，各个工作舱室以及船舶内各个居住室的布局；各个舱室的尺寸结构。F. 确定各个主机室、辅机室的吸声和隔声设计方案。G. 确定各个舱室，如工作室（如驾驶室、办公室、厨房等）和居住室的吸声、隔声和阻尼设计方案。H. 对船舶内其他舱室（如有，例如酒吧、会议室、音乐或放映厅）等舱室进行专门声学设计。3.3 样船的声学实施阶段根据上述声学设计，开展船舶内各个设备的声功率测试、安装实施，满足上述声学要求的各个设备的声学安装以及开展满足上述声学要求的船舶各个舱室的构件安装。3.4 实船验证工作实际测试该船舶标准工况下，船舶各个区域的噪声分布，评价各个舱室是否满足初船舶噪声设计值得要求。4 复合吸声结构的声学设计传递到舱室噪声主要包含三条途径，首先是外部各种噪声通过空气-舱室壁板-舱室；其次是各种结构噪声通过舱室构件直接传递到舱室；*三则是空调噪声通过空调管路传递到舱室。下面介绍船舶舱室这三种噪声的控制方法和同韵声学在这方面的技术经验。空调噪声的频谱范围较宽，因此需要设计相应的宽频吸声材料以满足空调管路的消声要求。而多孔吸声材料高频吸声性能较为良好，但如果要提升其低频吸声性能，就需要增加材料厚度，这一方面提高了成本；同时也会大大增加空调管路的横向尺寸，这在实际应用中也是受限的。而共振吸声结构往往只是在其共振频率处具有较大的吸声性能，其吸声频带较窄，往往也不能满足实际要求。因此需要开展复合吸声材料设计，以满足在较薄的情况下得到较宽的吸声频带。舱室内噪声很大一部分是通过空气-舱室构件传递过来的。有效降低这部分噪声贡献的方法首先是提升舱室构件的隔声量，同时增强舱室连接，门窗的漏声。由声学理论可知，对于均匀单层构件而言，其隔声量受制于质量定理，即通常情况下，质量或厚度增加一倍，隔声量提高6dB。因此工程实际中，往往采用复合三明治隔声结构，即在两层固体板件中，加入一定厚度的吸声材料。这时需要开展复合隔声设计。对于结构振动沿船舶舱室构件船舶，并直接辐射到舱室的噪声，一般采用阻尼减振的办法加以控制。附加阻尼结构主要包括自由阻尼结构和约束阻尼结构。实际阻尼处理时，需要根据阻尼处理方式和结构振动特性开展优化设计，即局部阻尼处理。在局部阻尼处理时自由阻尼处理，应选择应变处，而对于约束阻尼处理，则应选择弯矩处进行。空调噪声控制空调一般分为商用空调和家用空调。商用空调和家用空调噪声虽然都主要包括管道噪声；进、出风噪声；压缩机噪声等。但由于商用空调和家用空调的使用环境不同，例如对于家用空调而言，需要重点考虑空调噪声对睡眠的影响；因此一般家用空调噪声值通常需要设计在一个更低的要求，从而使得二者噪声控制的目标不同。对商用空调而言，由于其风量较大，因此在实际工程设计中应当从空调管路、风机等设备设置的位置及选型、风管系统设计的优化、设备的安装减振及管道隔振三方面着手，对空调机组设备进行消声、隔离、减振，从而使得建筑周边及使用房间噪声达到规范规定要求，并有效降低空调设备的噪声值。同时由于变频空调相对传统空调而言，其舒适度大大提高，并具有节能等优点，因此未来空调的发展将以变频空调为主。在变频空调中，采用了变频器以控制和调整压缩机转速，使得压缩机激励频率产生相应的变化，因此在变频空调中，往往会在某些转速上，激励力的频率与压缩机或压缩机周边器件固有频率一致，从而产生共振，使得压缩机在某些频率上存在结构共振并辐射较大的噪声。因此对空调主机噪声控制主要是针对压缩机的工作频率范围所辐射的噪声特性开展噪声控制。同时采用声源识别技术分析管道噪声泄露部分进行相应的密封处理。